Масла для двигателей внутреннего сгорания
Используемые в двигателях внутреннего сгорания моторные масла работают в особенно неблагоприятных условиях. В карбюраторном двигателе гильзы цилиндра нагреты до 180—200°С, температура чугунных поршней в верхней зоне достигает 400—430° С, алюминиевых — 260—280° С. В дизельных двигателях температура на 50—100° С выше. Масло в зоне цилиндропоршневой группы находится в виде тонкой пленки, интенсивно испаряется, окисляется и выгорает. Для обеспечения надежной работы двигателя масло должно обладать способностью образовывать прочные пленки, а также предотвращать накопление высокотемпературных отложений.
Часть масла, идущая на смазывание поршневого пальца и охлаждение поршня, находится в виде тумана.
Поскольку в этой зоне температура и поверхность окисления капель высокие, необходимо, чтобы масло обладало хорошей термоокислительной стабильностью.
В подшипниках коленчатого вала температура значительно меньше (150—160°С), но зато здесь достигают больших значений действующие на поверхности трения удельные нагрузки: до 35 МПа (350 кгс/см2). Основное свойство масла, обеспечивающее надежную работу этого сопряжения, — оптимальная вязкость. В картере двигателя оно длительное время находится в объеме при температуре 70—120°С, энергично перемешивается с воздухом и окисляется. Здесь важна антиокислительная стабильность.
Применяемое моторное масло должно обеспечивать как легкий пуск холодного двигателя (когда нередко в зимнее время температура опускается ниже —20—30°С, так и надежную работу при установившемся режиме. Пуск без применения средств подогрева возможен, если вязкость масла при температуре запуска не превышает 2500—5000 сСт (зависит от конструктивных особенностей двигателя). Не менее важное значение имеет и минимальная вязкость, которая должна быть не менее 5 сСт при рабочей температуре.
Условия эксплуатации и рабочие режимы автомобильных, тракторных, тепловозных, судовых и других двигателей значительно отличаются друг от друга, различны и эксплуатационные свойства используемых в них моторных масел. Поскольку основное значение любого масла — обеспечение надежной экономичной работы двигателя в течение установленного ресурса, моторные масла должны отвечать следующим требованиям:
1) обеспечивать наименьшие износ деталей двигателя и затраты мощности на преодоление трения, а также чистоту деталей (иметь оптимальные в зависимости от уровня форсирования двигателя моющие, нейтрализующие и антиокислительные свойства);
2) предохранять трущиеся поверхности от коррозии;
3) не вызывать образование низкотемпературных отложений на стенках маслоприемника, маслопроводах, каналах;
4) хорошо прокачиваться через зазоры и сопряжения в местах трения, обеспечивать легкий запуск двигателя в холодное время и сохранять минимально допустимую толщину масляной пленки при высокой рабочей температуре (хорошие вязкостно-температурные свойства — высокий индекс вязкости);
5) иметь оптимальный состав, обеспечивающий минимальный расход на угар;
6) сохранять эксплуатационные свойства в процессе транспортирования и длительного хранения.
Надежная работа двигателей возможна только на маслах с хорошими моющими, антиокислительными, вязкостно-температурными и противоизносными свойствами. И эти требования постоянно ужесточаются в связи с продолжающимся интенсивным развитием двигателестроения, совершенствованием конструкции двигателей, увеличением напряженности их работы. Поэтому нефтеперерабатывающей промышленностью выпускается большой ассортимент моторных масел, обеспечивающих надежную работу техники в хозяйстве. Для летней эксплуатации дизелей вязкость масла должна быть 10—12 сСт, а для зимней — 8 сСт при 100° С. В карбюраторных двигателях температурные и нагрузочные условия легче. Для них можно летом использовать масла вязкостью 8—10 сСт, а зимой — 6—8 сСт при 100° С.
Моторные масла отличаются друг от друга не только вязкостью, но также концентрацией и эффективностью введенных присадок.
В зависимости от количества и эффективности введенных присадок, а следовательно, и эксплуатационных свойств все моторные масла делят на шесть групп (от А до Е). В каждой группе для различных назначений и условий применения могут быть масла разной вязкости. Классификацией предусмотрен выпуск масел вязкостью при 100°С от 6 до 20 сСт с интервалом через 2 сСт. В хозяйстве используют, главным образом, масла вязкостью 6—12 сСт при 100° С. Таким образом, сущность классификации заключается в делении масел по вязкости и эксплуатационным свойствам. Поэтому в марке указывают значение кинематической вязкости при 100° С и букву, которая позволяет выбрать масло с определенными свойствами для двигателей различной степени форсирования. Масла группы А выпускаются без присадок или с незначительным их количеством. В масла группы Б вводят до 6% присадок. (Масла этих групп в дизелях не применяют, их можно использовать только в малофорсированных карбюраторных двигателях.)
Основные смазочные материалы, поступающие в хозяйство, — масла групп В и Г. Первые содержат до 8%, а вторые — до 14% композиций присадок. Масла группы В предназначены для работы в среднефорсированных, а Г — в высокофорсированных дизельных и карбюраторных двигателях.
Для работы теплонапряженных дизелей с наддувом на топливе со значительным содержанием серы предусмотрен выпуск масел группы Д, в состав которых входит до 15—18% композиций присадок. Масла группы Е в хозяйстве применения не находят, они предназначены для работы малооборотных дизелей на топливе содержанием серы до 3,5%.